提升煤礦技術標準 推進安全高效現代化礦井建設

祁和剛，馮冠學

(1.中國中煤能源股份有限公司，北京 100011;2.中煤邯鄲設計工程有限責任公司，河北邯鄲 056031)

1 前言

中國中煤能源集團是我國特大型能源企業，具有煤炭產業鏈完整的技術優勢，煤炭產量位居全國第二。目前擁有露井聯采、湖下開采、重大煤機裝備、特厚沖積層特殊鑿井、深立井快速機械化施工、油頁巖提油技術和煤層氣成套開發等一大批國內外領先的核心技術。2010年5月—2011年7月，作為承擔原煤炭部大部功能的中煤集團，針對本集團五大基地建設，站在國家和行業的高度，率先組織編制了《安全高效現代化礦井技術標準》(以下簡稱《標準》)。該《標準》是一部高于國家標準和行業標準、能夠引領煤炭行業發展的綜合性礦井技術標準，對中煤能源集團建設具有國際競爭力的能源大集團、提升煤炭行業發展的科學化水平具有指導意義。筆者將從背景、基礎條件、主要內容、意義等方面對《標準》進行討論和分析。

2 《標準》編制的背景

2.1 煤炭行業的地位及發展趨勢

2010年我國煤炭產量為32.4億t，占世界產量的44%以上。近5年我國煤炭產能增速在10%左右，遠高于世界平均水平[1](見圖1)。《煤炭工業發展“十二五”規劃》提出，未來5年我國將控制煤炭增速，提高行業集中度，加快整合重組，加強技術改造，提高礦井的現代化水平，打造高產高效礦井，促進煤炭行業的安全穩定發展。

圖1 2005—2010年全國原煤產量Fig.1 China’s raw coal production of 2005—2010

2.2 煤炭行業生產力水平提升和技術進步

1995年，原煤炭工業部發布了《關于加快高產高效礦井建設的決定》，提出要依靠科學技術進步，采用新技術、新裝備、新工藝、新材料，實現高度合理集中生產;以提高經濟效益為中心，加快高產高效礦井建設[2]。截至2009年，我國共已建成現代化安全高效礦井359座，近5年年均增長速度近20%(見圖2)。國有重點煤礦原煤生產人員效率由2005年的4.071 t/工，提高到 2010 年的 5.723 t/工，提高40.6%。煤炭行業生產力水平得到大幅提升(見圖3)。

圖2 全國安全高效礦井數量Fig.2 China’s safety and high efficient coal mine quantity

圖3 國有重點煤礦原煤生產人員效率Fig.3 China’s key state-owned coal mines production efficiency

隨著煤炭工業和科技水平的快速發展，地質保障、采礦技術、裝備水平和數字化礦山技術的全面提升，煤礦綜合安全技術保障能力顯著提高，在設計中更加追求礦井系統的簡化、高效。

例如:神華集團上灣礦井，由中煤邯鄲設計工程公司(原煤炭工業邯鄲設計研究院)設計，該礦采用了國外最先進的采煤設備，引進美國6LS5型大功率、大截深采煤機，英國的刮板輸送機、轉載機、破碎機，德國的5.5 m支架組合成高產高效采煤設備;配置了35 kV移動箱式變電站;井下回采工作面沿傾向布置，仰斜開采;設計輔助運輸選用無軌膠輪車，可使地面大型設備直達生產工作面，運輸環節少，省時、快捷;大巷采用錨噴支護;全礦信息系統的硬件先進、軟件可靠、自動化程度高、管控一體化，多個系統集成，節約了大量的人力、物力，極大地提高了生產率。該礦實現全員效率83.86 t/工，原煤成本56.96元/t，創造了世界第一個千萬噸綜采工作面等5項世界紀錄。

中煤集團平朔公司井工煤礦由中煤西安設計工程公司(原煤炭工業西安設計研究院)設計，該礦主要采用中煤集團所屬煤機制造企業研發、制造的綜采綜掘成套裝備，率先開展“淺埋深、薄基巖、硬煤層、硬頂板綜合機械化放頂煤開采試驗研究”，優化礦井設計和采煤工藝，加強在淺埋深、薄基巖、硬煤層、硬頂板特殊地質條件下的綜采支架—圍巖壓力規律及放頂煤運移規律研究，合理解決了“一淺一薄兩硬”條件下的綜采放頂煤的技術難題，采煤工作面單產1 000萬t/a以上，工作面工效599 t/工，達到國際領先水平，為平朔礦區億噸級基地建設提供了技術保障，對我國類似煤層賦存條件的采煤方法具有指導意義。

2.3 煤炭行業的安全形勢

國家始終高度重視安全生產工作，“十一五”以來，全國安全生產保持了總體穩定、持續好轉的發展態勢。“十一五”期間，我國煤礦安全狀況取得較大進步，煤礦事故起數、事故死亡人數和煤礦百萬噸死亡率均實現大幅下降[3](見圖4)，但是與其他煤炭生產先進國家相比，還有巨大差距。煤礦安全工作面臨安全發展意識不夠強、安全法制手段不夠硬、安全工作基礎不牢、安全整治措施不落實、安全管理和監督不夠嚴等諸多挑戰，“十二五”期間煤炭行業安全形勢依然嚴峻。

圖4 全國2005—2010年煤礦事故死亡人數Fig.4 The number of deaths about coal mines production in China of 2005—2010

3 《標準》編制的必要性及關鍵難點

3.1 煤礦安全事故頻發

作為高危行業，雖然近些年我國煤礦安全生產狀況取得較大進步，但是安全狀況尚未根本扭轉，安全事故頻發。2004—2009年全國煤礦共發生死亡事故15 883起，死亡26 343人。其中，一次死亡1～2人的一般事故14 563起，死亡16 204人;一次死亡3～9人的較大事故1 095起，死亡4 859人;一次死亡10～29人的重大事故189起，死亡2 962人;一次死亡30人及以上的特別重大事故36起，死亡2 318人。這些事故的發生給國家和人民生命財產造成無法挽回的損失。

反思安全事故頻發的原因，從技術方面主要有勘探精度不足，方位偏差，標高誤差，摸不清構造、水體多少與大小，管理缺位等因素，這些因素體現了煤礦建設中基礎資料不準、標準不高、體系不完善等問題。

3.2 礦井建設標準不高

在我國煤炭行業，缺少一部綜合性的礦井技術國家標準或者行業標準。現有國家、行業標準涉及面廣、內容多而淺，標準要求不高[4]。因此，在現有規程、規范的基礎上編制一部高于現有國家標準、行業標準，以安全高效為基礎的現代化礦井技術標準，供設計、施工、生產單位共同執行和系統使用，就顯得尤為必要。

3.3 煤炭行業各單位共同編制統一標準存在難度

由于全國煤礦地質條件千差萬別，各大集團、公司、煤礦的資金、技術力量和裝備水平參差不齊，而且思想認識也不統一，煤炭行業各單位合作編制一部礦井建設的國家標準或者行業標準存在較大難度[5]。作為承擔原煤炭部大部功能的中煤集團針對本集團五大基地建設，站在國家和行業的高度，率先編制一部安全高效礦井建設技術標準，以其可操作性和先進性引領煤炭行業發展方向，為將來行業標準和國家標準的編制奠定了基礎。

3.4 中煤集團的安全技術狀況

中煤集團公司在“十一五”期間高速發展，煤炭主業實現跨越式增長，原煤產量從2005年的7 186萬t提高到2010年的1.54億t，為保證國家能源供應做出了重要貢獻。整體布局和結構調整步伐加快，全力打造平朔、蒙陜兩大發展引擎，五大基地并進、五大主業協同發展的格局正在形成，體制機制創新取得重大突破。

但是，中煤集團公司總體上基礎比較薄弱，仍屬于比較粗放的增長方式，安全生產、科技發展還很不平衡，煤礦安全生產技術保障能力還不夠高，相比國際先進水平還有一定差距。國家近年來大力推動經濟發展方式向“創新驅動、內生增長”轉變。中煤集團公司董事會也多次提到，要盡快實現從投資的單引擎驅動，向投資與創新的雙引擎驅動轉型。在“十二五”期間，中煤集團公司投資規模達2000多億，一大批建設項目陸續上馬，蒙陜、新疆等基地建設中有大量的安全與技術難題急需破解，如果沒有強有力的技術支撐，沒有符合國際技術潮流的現代化煤礦標準，這些基地和項目將難以順利建成，煤礦安全生產技術就缺乏可靠保障，難以產生預期效益，這是擺在中煤集團公司面前事關企業生存與發展的一個重大而緊迫的問題。

4 《標準》要點分析

4.1 《標準》的編制目的

中煤集團公司編制《安全高效現代化礦井技術標準》，目的是站在高起點上，總結、歸納、集成、創新與提升現有科技成果，充分發揮科技是第一生產力的作用，著力研究安全保障型礦井的核心技術和規范統一的高標準，使礦井建設有章可循、有標可依，將從根本上解決中煤集團煤礦建設與生產的安全隱患和技術瓶頸，為實現安全高效、可持續發展和建設具有國際競爭力的能源大集團戰略目標，確保中煤集團實現科學發展、安全發展、健康發展提供技術保障，同時，為煤炭行業全面提高礦井建設標準，進一步增強煤礦綜合安全技術保障能力發揮重要推動作用。

4.2 《標準》的編制原則

1)堅持“以人為本”的總體要求，全面貫徹“安全第一，預防為主，綜合治理”的安全生產方針，實現轉型升級、安全發展。

2)堅持“無人則安”的先進理念，通過系統簡單化、采掘裝備重型化、管理信息化、控制智能化，實現減人提效、安全生產。

3)堅持“四化”的發展方向，即生產規模化、技術裝備現代化、隊伍專業化、管理手段信息化，體現工程技術綜合應用與系統管理的有機結合。

4)堅持“五高”的工作標準，實現全面登高，在國家及行業現行標準的基礎上，進一步按照“高起點、高目標、高質量、高效率、高效益”的五高標準，做到源于國家標準，高于國家標準。

5)堅持“系統思考、整體推進、追求主客觀最佳結合”的工程哲學，應用綜合集成創新的系統工程方法，實現礦井安全高效、節能環保。

6)堅持“科技興安”的基本思路，強調地質保障、礦井設計對安全生產的先導作用，可靠的技術裝備對安全生產的支撐作用，先進的綜合信息化系統對安全生產的保障作用。

7)堅持“綠色發展”的要求。從源頭控制污染物的產生，大力實施綜合利用、節能降耗、循環經濟，實現資源節約、環境友好。

4.3 《標準》的主要內容

《標準》分6篇30章，共330條，從地質保障、開拓開采、主要系統、采掘裝備、信息化和安全技術等方面對礦井建設的設計、施工、生產單位提出要求，其中大多數要求高于現行標準，或者是對現行標準的補充完善，主要適用于建設規模在1.5 Mt/a及以上新建井工煤礦。

4.3.1 地質保障系統

在地質保障系統方面，《標準》的核心要求是“一個模型，兩個功能，三個階段”，即建立高精度三維地質模型，實現數字化、可視化功能，滿足設計、建設、生產三個階段。主要要求:一是井田勘探由單元向鉆探、物探、水文專勘、地質調查等多元提升，形成綜合地質報告;二是以滿足建立高精度三維地質模型的需求，進行鉆探、物探、水文專勘等標準設計和施工;三是靜態地質與動態地質相結合，依據生產建設中揭露的地質信息和數據，通過探采對比，及時準確更新數據庫，并運用模型，實時動態預測預報，指導安全高效生產。

4.3.2 煤礦開采及地面布置

在煤礦開采及地面布置方面，《標準》的核心要求是“一個保障，二個優化，三個提高”，即建成安全技術保障型礦井，規模大型化、生產集中化，提高保障力、提高防災力、提高抗災力。主要要求:一是堅持“四化”方向和“五高”原則，依據精細地質、高精模型，充分利用地質保障先導作用，確保礦井設計科學合理;二是充分考慮資源等條件，合理放大井田、水平、采區、工作面幾何尺寸，加大可采儲量，延長服務年限，提升采場能力，減少采區、工作面個數，為實現規模大型化、生產集中化提供技術保證;三是依據資源條件，本著大型化、集中化的原則，開拓方式優選平(斜)、斜立混合和分區開拓。

4.3.3 煤礦主要系統

在煤礦主要系統方面，《標準》的核心要求是“一個提升，二個控制，三個減少”，即提升自動化水平，實現自動控制、遠程控制，減少用人、減少環節、減少事故。主要要求:一是礦井綜合機械化、自動化，這是礦井技術進步的集中體現，也是建設安全高效礦井的根本手段;二是簡化是基礎，優化是保障，匹配是關鍵;三是新建礦井、生產礦井按《標準》規定，力求系統簡化、優化、自動化，確保系統安全、可靠，運轉高效;四是煤流系統要集中運輸，實現集中控制;五是輔助運輸依據技術條件，優選無軌膠輪車、單軌吊車和無極牽引車;大傾角等特殊條件選用卡軌和齒軌車，逐步由多級提升向單級運輸轉變。

4.3.4 煤礦信息化

在煤礦信息化方面，《標準》的核心要求是“一個目標，二個系統，三個實現”，即實現安全高效生產，建立和完善綜合自動化系統、管理信息化系統，實現綜合自動化、數字化和智能化。主要要求:一是對礦井安全監控、生產集控、調度通信三網合一，實現礦井數據采集、生產調度、決策指揮一體化;二是礦井綜合自動化要滿足安全性、可靠性、適用性、先進性和可擴性五項原則;三是利用智能集成技術，形成采、掘、機、運、通、地質保障、隱患預警等專家系統，變信息孤島為群島，實現信息共享，科學決策。

4.3.5 煤礦安全

在煤礦安全方面，《標準》的核心要求是完善安全技術保障系統，提高安全保障能力，提升防災抗災標準。主要要求:一是要做好礦井水、火、瓦斯、頂板等災害評價，依據《標準》編制災害預防技術措施，提高防災抗災能力;二是依據《煤礦井下緊急避險系統建設管理暫行規定》，建設完善井下緊急避險系統，并符合相關要求，提高抗災避災能力。

5 《標準》的實施推廣

5.1 《標準》的全面性和系統性

由于《標準》是在總結、梳理、補充現有國家、行業規范、標準的基礎上編制完成，內容覆蓋了地質保障、開拓開采、主要系統、采掘裝備、信息化和安全技術等方面，是目前煤炭行業最全面、最系統的礦井建設企業標準。《標準》的發布實施，為中煤集團及參照執行的其他企業的新建礦井建設各方準確把握建設標準提供了方便。

5.2 《標準》的高起點和高標準

《標準》的編制，立足于提升煤炭行業礦井建設標準，以“四化”方向、“五高”原則為指導，以提升礦井安全保障水平和防災抗災能力為核心，依托高科技采煤技術，通過系統集成、升級應用，形成一套滿足礦井設計、施工、生產三位一體的綜合性技術標準，以達到設計優化、施工及生產安全為目的。《標準》的發布實施，從五大方面對參建方提出的高標準、高要求，將為中煤集團及其他參照執行企業實現安全發展提供技術保障。

5.3 《標準》的針對性和可操作性

由于《標準》堅持了“安全第一，預防為主”的指導思想，針對安全事故頻發的技術原因，以及礦井實現高效生產的要求，依靠現代先進的采掘技術、信息技術、自動控制技術優化集成和自主創新，對新建礦井的設計、施工和生產單位提出了有針對性和可操作性的要求。《標準》的發布實施，對新礦井參建各方提出了明確而具體的執行標準，積極貫徹落實《標準》規定，將會大大增加新建安全高效現代化礦井數量，使建設安全高效現代化礦井成為常態。

5.4 《標準》的執行與推廣

《標準》頒布實施后，中煤集團將在晉、陜、蒙、新等新基地新建礦井中率先執行，在其他在建、生產、技改煤礦參照執行。新建礦井將嚴格按照《標準》要求，從地質體系到安全技術優先選用。加強地質保障研究，應用鉆探、物探、化探等綜合技術，形成綜合地質和水文地質報告，建成高精度三維地質模型，然后再進入設計階段。在建礦井要結合設計、施工進度，對照《標準》進行再優化、再完善、再提升。生產與技改礦井，在系統診斷、全面分析評估的基礎上，對照《標準》補充、完善、升級。中煤邯鄲設計工程公司作為《標準》主編單位，在今后的礦井設計中，要嚴格按照《標準》實施，并站在行業乃至國家標準的高度，積極搜集各方意見和建議，邊試行、邊修改、邊完善。

中煤集團將加大《標準》的學習、試行、應用及推廣的力度，要求各單位主要負責人親自抓，各級總工程師負責《標準》貫標和培訓工作的具體落實。同時做好修改、完善工作，爭取早日將《標準》提升為行業標準，為我國建設安全高效現代化礦井貢獻力量。

6 結語

1)中煤集團編制的《安全高效現代化礦井技術標準》，著力以安全保障為基礎，以高效率、高效益為目的，以現代化為特征，研究提出礦井各項現代核心技術和規范統一的高標準，使礦井建設有章可循、礦井生產有標可依，將從根本上解決中煤集團煤礦建設與生產的安全隱患和技術瓶頸，為實現安全高效、可持續發展和建設具有國際競爭力的能源大集團戰略目標，為中煤集團實現科學發展、安全發展、健康發展提供技術保障。

2)《標準》具有行業先進性和引領性，將對提升煤炭行業礦井安全水平、裝備水平、技術水平、管理水平，推動煤炭行業安全發展、科學發展發揮重要作用。

3)《標準》的發布實施，將會有助于煤炭行業管理科學、節能環保、高產高效的現代化礦井建設，為我國能源開發和經濟發展做出積極貢獻。

[1]吳式瑜，王美麗.煤炭在中國能源的地位[J].煤炭加工與綜合利用，2006(5):2-8.

[2]王顯政.中國煤炭工業安全高效礦井建設年度報告(2010)[M].江蘇:中國礦業大學出版社，2011.

[3]國家安全生產監督管理總局.2004—2009年安全事故分析報告[R].2010.

[4]楊建國，歐陽廣斌，張獻民.依靠科技進步 實現礦井高產高效的探索[J].煤炭科學技術，2003，31(3):22-24.

[5]孫繼平.煤礦安全生產理念研究[J].煤炭學報，2011，36(2):311-316.